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图3 高速路网大数据分析应用系统数据处理流程
3子系统框架结构构建和功能分析
（1）高速路网断面承运量分析系统构建与功能分析
目前，山东省联网高速公路实行吨公里计费联网收费模式。高速公路收费实现省域联网是提高高速公路效率的有效方法,体现了高速公路安全、快捷、方便的特点。同时给高速公路运营管理增加了难度，高速公路日常运营模式是以各管理处对所辖路段进行管理，各路段断面交通量大小与车型分布比例是联网高速多路径问题的重要基础数据，但是在收费信息系统中交通量只有入、出口信息，车辆的行驶路径按最短路法确定，各路段的实际交通量与收费信息系统中的路段交通量有一定偏差，根据路段流量检测器得到的交通量只是车流次数，缺少车辆类型信息。实行吨公里收费模式以后，收费信息系统中添加了交通流的重量信息，
利用高速公路收费系统中翔实的交通流数据，对山东高速路网路段断面交通量进行挖掘分析与研究，得到各路段断面交通量的大小与车型分布比例，为解决联网收费多路径问题提供基础数据。标定路段的每公里承载吨位和通车次数可以确定路面的磨损状况，为确定路段的维修维护费用提供客观依据，通过路段每公里拆账收入，较准确反映路段的效益情况，综合路段的每公里承载吨位和每公里拆账收入情况，得出各路段的经营管理现状。利用断面交通流承运量，对路面承
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运量与路面磨损情况之间的关系进行分析研究，为高速公路道路养护、治理超限超载等提供科学依据。承运量分析系统框架结构如图4所示。
图4 高速路网断面承运量分析系统框图
（2）高速公路交通流应急分流仿真系统构建与功能分析
随着路网规模的不断扩大，路网中的一些路段、立交桥、桥梁和隧道等联结路网的关键作用日益突出，当这些关键点阻断时，导致路网发生交通阻塞，影响人们的交通出行。随着自然灾害、公共突发事件、人为破坏事件数量的增多，突发事件破坏性对人们生活破坏性的加重，人们越来越重视关于如何使突发事件对公众生活破坏性降低到最小的研究。对于突发事件情况下的人员与物资的疏散和撤离、紧急救援的准确到达、破坏影响范围的控制等关键技术环节，公路交通应急疏散及运营安全策略的科学性和有效性将起到至关重要的作用。
高速公路交通流应急分流仿真系统依据山东省高速公路信息管理系统，围绕山东省高速公路、国道和省道，搭建基于GIS的交通应急决策支持系统，仿真山东高速路网中的关键点阻断时，通行高速网的交通量如何通过其他路段进行疏导。通过交通仿真软件对交通应急预案进行仿真模拟，建立多个山东省高速公路交通应急备选方案，增强全省公路交通应急预防能力。高速公路交通流应急分流仿真系统框图如图5所示。
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图5 高速公路交通流应急分流仿真系统框图
（3）高速公路路况信息管理系统的构建与功能分析
在高速公路单车通行记录数据中，一般都包括以下信息：车辆的车型、车辆的出入口时间、车辆的出入口收费站信息（即通行里程信息）。通过对该信息的整理、分析，得出某一时间段内，通过高速公路某一断面的交通车辆实体数据量，即高速公路断面交通量，在此基础上借助成熟的交通流模型，进一步挖掘分析，得出高速公路的动态路况信息。在此基础上，统计分析历史收费大数据、设计与验证交通流计算模型、上传汇总现有检测设施信息、检测设施补强方案制定与实施、设计多元数据融合算法，开发高速公路路况信息管理系统。路况信息管理系统实现对高速公路全路网断面交通流和路网运行状况的实时检测分析，以电子地图等形式，对省域高速公路网动态交通流实时展现，路段通行状况判定准确率大于90％，实时分析系统单次处理全路网数据小于60秒。高速公路路况信息管理系统框图如图6所示。
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图6 高速公路路况信息管理系统框图
（4）高速公路入口自动发卡智能车型识别系统
针对山东省高速公路入口自动发卡车型识别的需求，我们研制了智能车型识别系统，该系统采用高清视频识别，以高清全景车辆图像、车辆牌照为主要识别特征，结合省厅结算中心联网收费综合稽查获取的全路网实时车型数据库，通过车型数据大数据分析挖掘、模式识别技术实现的智能车型识别系统，并具备自学习模糊识别功能。
智能车型识别采用软件识别路线，依靠高清视频、车牌以及中心海量数据仓库，与传统物理车型识别技术路线（依靠车轴、车高、车长）有本质区别。车型标准一般以客车座位数、货车核定载荷作为判别标准，所有自动识别方式都无法直接去判别座位数、核定载荷。智能车型识别系统以全路网出口收费员人工校核的车型判别结果为基础样本，并提取每辆车统计角度上最准确车型，因此车型判别结果是最准确和最符合路网实际要求的。
系统包括智能车型识别终端、接口开发SDK、车型识别终端测试软件、设备
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接口动态库。高速公路入口自动发卡智能车型识别系统框图如图7所示：
EGC智能车型识别终端最终用户接口开发SDK软件开发人员接口动态库、测试程序图7 高速公路入口自动发卡智能车型识别系统框图 五 高速公路收费大数据具体分析应用实践 （一）高速公路运行情况分析
当前我国经济下行压力不断增大，已成为经济运行中的主要矛盾。交通运输是经济发展趋势的晴雨表，高速公路是全国运输大通道的重要组成部分，在交通运输体系中占有极其重要的地位，对高速公路路网交通量、运输量、通行费收入和路段断面承运量等参数进行分析，摸清路网运行情况，探索经济运行发展变化趋势，为领导决策提供支持依据。
1 京台、青银、京沪高速公路运行情况统计分析
为了准确反映路网承运量变化情况，排除新增路的干扰，对京台（德州—鲁苏界）、青银（济南－青岛）、京沪（泰安—鲁苏界）三条高速公路的通行费、交通量和承运货车车货总吨位情况的变化趋势进行统计分析。2014年1月—2016年7月期间，京台路、京沪路、青银路三条高速路段通行费、交通量和承运车货总吨位同比增速和环比增速分别如图9、图10、图11所示。从图中可以看出，2014年1月份至今，三条高速路段通行费、交通量和承运车货总吨位变化趋势基本一致：
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联网收费高速公路大数据分析和应用_2017
